JP3802697B2 - Attitude angle control device for work equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業機に回転可能に装着された作業アタッチメントの姿勢角を一定に制御する制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から多関節アームの先端に回転掘削バケットを装着した基礎用作業機(以下、作業機とする)が知られている。この作業機は、下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体上に、各々が第1〜第3の油圧シリンダで駆動される第1アーム、第2アーム、第3アームを有し、第3アームの先端に回転掘削バケットを装着している。そして、回転掘削バケットは、第4シリンダでその姿勢角を種々の角度方向に制御される。
【0003】
このような作業機による掘削では、回転掘削バケットの姿勢角を一定に保つ必要がある。特に回転掘削バケットでは、姿勢角誤差が大きいと掘削した孔をくずしたり、配管等の埋設物を損傷したり、掘削抵抗が増大してバケットの回転が停止したりするので、高精度な姿勢角制御が要求される。ところで、ショベル本体と、ブームと、アームと、アーム先端に取付けられたバケットとを有する油圧式パワ−ショベルにおいては、バケットの姿勢角を一定に保つ制御装置が種々知られている。たとえば、特公昭61−45025号公報(第1の従来技術とする)においては、バケットの姿勢を保持するため、ブーム回動速度とアーム回動速度の和の符号を反転した値をバケット回動速度として求め、これによりバケットシリンダの流量制御を行っている。また、特許第2509368号(第2の従来技術とする)においては、バケットの姿勢を保持するため、作業アタッチメントの回転速度を求め、検出された姿勢角の目標値に対する偏差と、求められた回転速度の方向とに基づいてその回転速度を補正し、この補正後の回転速度で作業アタッチメントの回転速度を制御するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第1の従来技術においては、バケットシリンダの流量制御値に対する実際の流量出力値に誤差があると、姿勢角に誤差が生じて累積されてゆくという欠点がある。さらに、バケット回動速度を求めるためのブームおよびアーム回動速度が非常に低速になる場合には、実際の回動速度を表す角度センサ出力の微分値を用いることができないため、速度指令値から求めた流量制御値を用いるので、ブームおよびアームシリンダの流量制御値に対する実際の流量出力値の誤差も姿勢角の誤差に加算されることになる。
【0005】
また、上記第2の従来技術においては、姿勢角の目標値に対する偏差のフィードバック特性において制御目標値付近に不感帯を設けてあるので、姿勢角精度の改善が偏差の大きい場合に限られるという問題があった。さらに、姿勢角偏差に基づいて補正したフィードフォワード量と姿勢角偏差フィードバック量とを加算すると、姿勢角の制御方向が常に一定とならないので、制御量の符号が反転する姿勢角偏差付近でハンチングを起こす可能性があった。
【0006】
本発明の目的は、姿勢角の目標値に対する偏差が小さなときにも、姿勢角偏差に基づいた制御を行うことができる作業機の姿勢角制御装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、姿勢角制御の制御量の符号が反転する姿勢角偏差付近でのハンチングを抑えた作業機の姿勢角制御装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態を示す図2、図4および図5を参照して本発明を説明する。
(1)請求項1の発明は、基台に回転可能に取り付けられた駆動体に装着され、姿勢角をアクチュエータにより制御される作業アタッチメントの姿勢角を検出する姿勢角検出手段101〜104、201〜203と、姿勢角検出手段101〜104、201〜203で検出された値に基づく作業アタッチメントの姿勢角とその目標値との偏差Δδを演算する偏差演算手段302と、駆動体の回転に拘らず姿勢角を目標値に維持するために必要な作業アタッチメントの第1の回転速度Tv4を演算出力する第1の回転速度演算手段400、501〜502と、姿勢角偏差Δδに基づいた作業アタッチメントの第2の回転速度Tv4dを演算出力する第2の回転速度演算手段650と、演算された第1と第2の回転速度Tv4,Tv4d を加算する加算手段651とを有する作業アタッチメントの姿勢角制御装置に適用される。そして、加算された回転速度が第1の回転速度Tv4と同方向の場合は加算された回転速度を出力し、逆方向の場合は加算された回転速度を出力しないように制限する制限手段660を備え、この制限手段660の出力でアクチュエータを駆動することにより上述した目的を達成する。
(2)請求項2の発明は、基台に回転可能に取り付けられた駆動体に装着され、姿勢角をアクチュエータにより制御される作業アタッチメントの姿勢角を検出する姿勢角検出手段101〜104、201〜203と、姿勢角検出手段101〜104、201〜203で検出された値に基づく作業アタッチメントの姿勢角とその目標値との偏差Δδを演算する偏差演算手段302と、駆動体の回転に拘らず姿勢角を目標値に維持するために必要な作業アタッチメントの第1の回転速度Tv4を演算出力する第1の回転速度演算手段400、501〜502と、姿勢角偏差Δδに基づいた作業アタッチメントの第2の回転速度Tv4dを演算出力する第2の回転速度演算手段650と、演算された第1と第2の回転速度Tv4,Tv4d を加算する加算手段651とを有する作業アタッチメントの姿勢角制御装置に適用される。そして、作業アタッチメントの姿勢角が前記目標値に対して遅れているときは姿勢角偏差Δδに基づいて第1の回転速度Tv4をより大きくし、作業アタッチメントの姿勢角が目標値に対して進んでいるときは姿勢角偏差Δδに基づいて第1の回転速度Tv4をより小さくするように第1の回転速度Tv4を補正する速度補正手段601〜608と、加算された回転速度が第1の回転速度Tv4と同方向の場合は加算された回転速度を出力し、逆方向の場合は加算された回転速度を出力しないように制限する制限手段660とを備え、この制限手段660の出力でアクチュエータを駆動することにより上述した目的を達成する。
(3)請求項3の発明は、基台に回転可能に取り付けられた駆動体に装着され、姿勢角をアクチュエータにより制御される作業アタッチメントの姿勢角を検出する姿勢角検出手段101〜104、201〜203と、姿勢角検出手段101〜104、201〜203で検出された値に基づく作業アタッチメントの姿勢角とその目標値との偏差Δδを演算する偏差演算手段302と、駆動体の回転に拘らず姿勢角を目標値に維持するために必要な作業アタッチメントの第1の回転速度Tv4を演算出力する第1の回転速度演算手段400、501〜502と、姿勢角偏差Δδに基づいた作業アタッチメントの第2の回転速度Tv4dを演算出力する第2の回転速度演算手段650と、演算された第1と第2の回転速度Tv4,Tv4d を加算する第1の加算手段651とを有する作業アタッチメントの姿勢角制御装置に適用される。そして、加算された回転速度が第1の回転速度Tv4と同方向の場合は加算された回転速度を出力し、逆方向の場合は加算された回転速度を出力しないように制限する制限手段660と、作業アタッチメントの姿勢角が目標値に対して遅れている場合には0を、姿勢角が目標値に対して進んでいて姿勢角偏差Δδが所定値以内にある場合には0を、姿勢角が目標値に対して進んでいて姿勢角偏差Δδが所定値を越える場合には姿勢角偏差Δδに基づいた第1の回転速度Tv4と逆方向の演算値を、それぞれ第3の回転速度Tv4aとして出力する第3の回転速度演算手段671〜673と、第3の回転速度Tv4aと制限手段660の出力を加算する第2の加算手段674とを備え、この第2の加算手段674の出力でアクチュエータを駆動することにより上述した目的を達成する。
(4)請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の作業機の姿勢角制御装置において、作業アタッチメントの姿勢角が目標値に対して遅れているときは姿勢角偏差Δδに基づいて第1の回転速度Tv4をより大きくし、作業アタッチメントの姿勢角が目標値に対して進んでいるときは姿勢角偏差Δδに基づいて第1の回転速度Tv4をより小さくするように第1の回転速度Tv4を補正する速度補正手段601〜608をさらに備えることを特徴とする。
【0008】
なお、上記課題を解決するための手段では、わかりやすく説明するために実施の形態の図と対応づけたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
−第一の実施の形態−
図6は本発明による姿勢角制御装置が搭載される従来から知られている作業機の一例を示す。この作業機は、下部走行体LT上に上部旋回体USを旋回可能に設けて成り、上部旋回体US上に第1アーム1、第2アーム2、第3アーム3およびこれらを駆動する第1シリンダ5、第2シリンダ6、第3シリンダ7を有し、第3アーム3の先端に回転掘削バケット4を装着し、第4シリンダ8でその姿勢角を図6(a)、(b)、(c)のように制御する。
【0010】
図1は、本発明の第一の実施の形態による作業アタッチメントの姿勢角制御装置を示す図である。図6に示した作業機において、各アームの対地角度および相対角度を図7のように定義する。すなわち、図7において、点Oを第1アーム1の回動支点とし、第1アーム1の対地角度をα,第2アーム2の第1アーム1に対する相対角度をT2,第3アーム3の第2アーム2に対する相対角度をT3,バケット4の第3アーム3に対する相対角度をT4とすると、バケット4の対地姿勢角δは次式(1)となる。
【数1】
δ=α−T2 −T3 −T4 (1)
【0011】
図1において、角度検出器101は第1アーム1の回動支点付近に取付けられ、周知の振り子機構とポテンショメ−タにより第1アーム1の対地角αを検出する。角度検出器102,103,104はそれぞれ第2アーム2,第3アーム3,バケット4の回動支点に取付けられ、周知のレバ−機構とポテンショメ−タにより第1アーム1と第2アーム2の相対角T2,第2アーム2と第3アーム3との相対角T3、第3アーム3とバケット4との相対角T4を検出する。201〜203はそれぞれ加算点であり、(1)式に示したバケットの姿勢角δはこれらの加算点201〜203で演算される。301は目標となるバケット姿勢角δ0を保持する記憶器で、本実施の形態では制御開始時のバケット姿勢角を記憶保持する。302は加算点で、目標となるバケット姿勢角δ0と実際のバケット姿勢角δとの偏差Δδを次式(2)のように演算する。
【数2】
Δδ=δ−δ0 (2)
【0012】
アーム回動速度演算回路400は図示しない軌跡制御装置の一部であり、バケット取り付け点(図6のPB)の軌跡を制御するように演算された各アームの回動速度αv ,Tv2,Tv3を出力する。たとえば、第1アーム1を固定して、第2アーム2、第3アーム3で軌跡制御する場合の各アームの回動速度は次式(3)で演算することができる。
【数3】
【0013】
バケット姿勢角を一定に保つためには、(1)式の両辺を時間微分して次式(4)で求める補正前のバケット回動速度Tv4に制御する。
【数4】
δv=αv−Tv2−Tv3−Tv4=0
∴Tv4=αv−Tv2−Tv3 (4)
ただし:δvはバケット4の回動速度
【0014】
501、502は加算点であり(4)式のバケットの回動速度Tv4を算出する。姿勢角偏差Δδおよびバケット回動速度Tv4は後述するバケット回動速度補正回路600へ入力され、バケット回動速度Tv4は、姿勢角偏差Δδに基づいて補正されて回動速度Tv4kとして出力される。701は関数発生器であり、バケット角T4が入力されるとこのバケット角T4をリンク補正するための係数に変換する。702は乗算器であり、変換された係数と補正後のバケット回動速度Tv4k とを乗算して、バケットシリンダ速度を算出する。703は係数器であり、この703はシリンダ速度にバケットシリンダ8の受圧面積を乗算してバケットシリンダ流量制御値Q4を次式(5)を用いて演算する。なお、シリンダ面積a4は実際にはロッド側とボア側では異なるので、伸縮に基づいて適宣切り換えて用いる。
【数5】
Q4 =a4・f(T4)・Tv4k (5)
【0015】
図2は、第一の実施の形態によるバケット回動速度補正回路600の詳細を示す図である。関数発生器650は、姿勢角偏差Δδに基づいた作業アタッチメントの回動速度Tv4dを出力する。この関数発生器650は、姿勢角偏差Δδが正の方向に大きくなるときは正の回動速度Tv4dを出力し、姿勢角偏差Δδが負の方向に大きくなるときは負の回動速度Tv4dを出力するフィードバック制御系を構成する。なお、この関数発生器650はその入出力特性に不感帯を持たない。また、関数発生器650の最大出力値は無制限ではなく、回路の構成により所定の値に制限される。加算点651は、上述した加算点501および502で算出されたバケットの回動速度Tv4と上記関数発生器650から出力される作業アタッチメントの姿勢角偏差Δδに基づいた回動速度Tv4dとを加算する。加算点651の出力は、制限回路660に入力される。制限回路660は、負リミッタ回路661と正リミッタ回路662および切換器663とで構成され、切換器663により正リミッタ回路661および負リミッタ回路662のいずれか一方で制限された信号が出力される。切換器663は符号器604からの出力により接点a、bが切換えられる。
【0016】
符号器604は、上述した加算点501および502で算出された補正前のバケット回動速度Tv4の正負符号を判定し、判定した符号により切換器663の接点を切換える。すなわち、バケット回動速度Tv4の符号が正のとき切換器663の接点をa側に切換え、負のときb側に切換える。負リミッタ回路661は入力信号が負のときは0を出力し、入力信号が0または正のときは入力信号に基づいた信号を出力する。正リミッタ回路662は入力信号が正のときは0を出力し、入力信号が0または負のときは入力信号に基づいた信号を出力する。
【0017】
このような図2の回動速度補正回路600は、符号器604の出力が正のとき、切換器663で負リミッタ回路661側に切換えられるので、加算点651から出力される値が0以上である場合のみ信号を出力する。反対に、符号器604の出力が負のとき、切換器663で正リミッタ回路662側に切換えられるので、加算点651から出力される値が0以下である場合のみ信号を出力する。また、Tv4が0のときは、Tv4が0となる以前に出力していた符号に基づいた信号を出力する(次式(6))。
【数6】
【0018】
上述した第一の実施の形態による作業機の姿勢角制御についてさらに詳細に説明する。図示しない電源スイッチが投入されると、角度検出器101〜104で検出された角度α,T2,T3,T4に基づいて加算点201〜203でバケットの姿勢角δが演算される。アームの制御が開始されると、その開始時のバケット姿勢角δ0が記憶器301に保持され、以後、姿勢角偏差Δδが加算点302で演算される。一方、アーム回動速度演算回路400で演算された各アームの回動速度αv ,Tv2 ,Tv3 に基づいて加算点501,502はバケット姿勢角を一定に保つために補正前のバケットの回動速度Tv4を演算する。バケット回動速度補正回路600は、姿勢角偏差Δδに基づいてフィードバック量として関数発生器650から出力される作業アタッチメントの回動速度Tv4dとバケット回動速度Tv4とを加算点651で加算し、この加算結果Tv4d+Tv4を正および負のリミッタ回路661、662に入力する。一方、符号器604は、入力されたバケット回動速度Tv4の符号を判定し、判定した符号に基づいて切換器663を切換える。この結果、加算点651から出力される加算値に対して切換器663で選択された負リミッタ回路661あるいは正リミッタ回路662が出力を制限し、補正後のバケット回動速度Tv4k を上式(6)のように出力する。
【0019】
ここで、姿勢角偏差Δδと補正前のバケット回動速度Tv4の符号の関係を整理すると次のようになる。
▲1▼Tv4>0でΔδ>0のときは、バケットシリンダ伸び方向で偏差修正も伸び方向である(バケットの回動が遅れている)。
▲2▼Tv4<0でΔδ<0のときは、バケットシリンダ縮み方向で偏差修正も縮み方向である(バケットの回動が遅れている)。
▲3▼Tv4>0でΔδ<0のときは、バケットシリンダ伸び方向で偏差修正は縮み方向である(バケットの回動が進んでいる)。
▲4▼Tv4<0でΔδ>0のときは、バケットシリンダ縮み方向で偏差修正は伸び方向である(バケットの回動が進んでいる)。
Tv4>0である▲1▼と▲3▼では、(Tv4d+Tv4)>0のときフィードバック制御とフィードフォワード制御によって姿勢角偏差を減少させるが、(Tv4d+Tv4)<0のとき補正値を0とする。一方、Tv4<0である▲2▼と▲4▼では、(Tv4d+Tv4)<0のときフィードバック制御とフィードフォワード制御によって姿勢角偏差を減少させるが、(Tv4d+Tv4)>0のとき補正値を0とする。すなわち、制限回路660は、加算点651で加算された回動速度が補正前のバケット回動速度Tv4と同方向の場合は加算された回動速度を出力し、逆方向の場合は加算された回動速度を出力しないように制限する。
【0020】
図3(a)は、補正前のバケットの回動速度Tv4>0における姿勢角偏差Δδと補正後のバケット回動速度Tv4kの関係を表すグラフである。図中の細い線L1は補正前のバケットの回動速度Tv4を示す線であり、本実施の形態ではフィードフォワード量である。図中の太い線L2は本実施の形態による補正後のバケット回動速度Tv4kである。なお、参考のために第1の従来技術による補正後の回動速度と第2の従来技術による補正後の回動速度をそれぞれ図3(d)および(e)に示した。図3(d)におけるフィードフォワード量は本実施の形態と同じTv4であり、補正後の回動速度Tv4kを波形Ldで示す。また、図3(e)におけるフィードフォワード量は、後述する第二の実施の形態と同じTv4に姿勢角偏差Δδの大きさと方向に基づいた係数をかけたものであり、補正後の回動速度Tv4kを波形Leで示す。
【0021】
本実施の形態による図3(a)の波形L2を従来技術による図3(d)および(e)の波形LdおよびLeと比較すると、波形L2ではフィードバック制御で不感帯を設けていないから波形L1とL2が一致する区間がなくなり、偏差Δδの全域で姿勢角精度が改善されることがわかる。また、波形L2が姿勢角偏差Δδに基づいて一様に増減するので、偏差Δδが大きくなるとより大きな制御量をが得られることがわかる。さらに、波形L2では、補正後の回動速度Tv4kの符号が変化しないことがわかる。
【0022】
したがって、以上説明したように第一の実施の形態によれば、以下のような作用効果が得られる。
(1)姿勢角偏差Δδに基づいたフィードバック制御に不感帯を設けないから姿勢角と目標値との偏差Δδが小さいときにも姿勢角精度を改善することができ、姿勢角偏差全域にわたり姿勢角精度を改善できる。
(2)補正後の回動速度の符号が反転したときは、フィードフォワード制御と逆方向の回動速度を出力をしないようにしたからハンチングを防止できる。
【0023】
−第二の実施の形態−
図4は、第二の実施の形態によるバケット回動速度補正回路600Aの詳細を示す図である。図4における関数発生器650および制限回路660については第一の実施の形態と同じであり、その説明を省略する。相違点は、加算点651で加算されるTv4に姿勢角偏差Δδの大きさと方向に基づいた係数を掛けるようにしたものである。
【0024】
図4において、601は絶対値変換器、602は符号反転器であり、入力された姿勢角偏差Δδをそれぞれ|Δδ|および−|Δδ|に変換する。603と604は、それぞれ姿勢角偏差Δδと補正前のバケット回動速度Tv4の符号を判定する符号器、605は、符号器603および604の判定結果を比較する排他的論理和回路である。606は|Δδ|および−|Δδ|のいずれか一方を選択する切換器であり、符号器603および604で判定された符号が不一致のとき排他的論理和回路605からの切換信号で切換器606の接点がb側に切換わり、または、符号が一致したときは切換器606の接点がa側に切換わり、それぞれ|Δδ|、−|Δδ|を関数発生器607へ入力する。
【0025】
この関数発生器607は、入力が正のときは出力が減少し、入力が負のときは出力が増加する係数cを出力する。なお、入力が0のとき、すなわち、姿勢角と目標値との偏差Δδ=0のときは係数c=1を出力する。また、関数発生器607の最大出力値は無制限ではなく、回路の構成により所定の値に制限される。関数発生器607の出力と補正前のバケット回動速度Tv4とが乗算器608へ入力され、上述した係数cと補正前のバケット回動速度Tv4が乗算されて次式(7)による信号が乗算器608から出力される。
【数7】
OUT(608)=c・Tv4 (7)
【0026】
したがって、上式(6)のTv4に代えて式(7)を代入すれば、第二の実施の形態によるバケット回動速度補正回路600Aの出力は次式(8)のように表すことができる。
【数8】
【0027】
上述した第二の実施の形態による作業機の姿勢角制御についてさらに詳細に説明する。図示しない電源スイッチが投入され、バケット姿勢角を一定に保つために補正前のバケットの回動速度Tv4を演算するまでは第一の実施の形態と同じである。図4によるバケット回動速度補正回路600Aは、入力された姿勢角偏差Δδと補正前のバケット回動速度Tv4の符号から、バケットの回動が目標値に対して進んでいるか、あるいは遅れているかを排他的論理和回路605で判定する。バケットの回動が目標値より遅れていると判定されたとき、切換器606は−|Δδ|を選択し、補正前のバケット回動速度Tv4に対して1より大きな係数cをかけ、バケットの回動が目標値より進んでいると判定されたとき、切換器606は|Δδ|を選択し、補正前のバケット回動速度Tv4に対して1より小さな係数cをかけて上式(7)の出力値が乗算器608から出力される。すなわち、Tv4とΔδの符号が一致する上述した▲1▼と▲2▼の場合にはバケットの回動が遅れているので、切換器606をa接点とすることにより、補正前のバケット回動速度Tv4を増加させる方向にフィードフォワード量を増加させて姿勢角偏差を減少させる。Tv4とΔδの符号が不一致である▲3▼と▲4▼の場合にはバケットの回動が進んでいるので、切換器606をb接点とすることにより、補正前のバケット回動速度Tv4を減少させる方向にフィードフォワード量を減少させて姿勢角偏差を減少させる。そして、姿勢角偏差Δδに基づいてフィードバック量として関数発生器650から出力される作業アタッチメントの回動速度Tv4dと、乗算器608の出力OUT(608)との加算値を加算点651から制限回路660に入力する。制限回路660は、入力された加算値の出力を制限し、補正後のバケット回動速度Tv4kを上式(8)のように出力する。
【0028】
図3(b)は、補正前のバケットの回動速度Tv4>0における姿勢角偏差Δδと補正後のバケット回動速度Tv4kの関係を表すグラフである。図中の細い線L11は、乗算器608の出力であるフィードフォワード量である。すなわち、姿勢角偏差Δδの大きさと符号に基づいて乗算器608から出力されるc・Tv4を示す。太い線L12は、本実施の形態による補正後のバケット回動速度Tv4kである。図3(d)の第1の従来技術による補正後の回動速度Tv4kを示す波形Ldおよび図3(e)の第2の従来技術による補正後の回動速度Tv4kを示す波形Leと比較すると、図3(b)に示す補正後の回動速度Tv4kの波形L12は姿勢角偏差Δδに対する傾きが大きいので、偏差Δδの変化に対してより大きな制御量を得られることがわかる。
【0029】
以上説明したように第二の実施の形態によれば、第一の実施の形態における作用効果に加えて、以下のような作用効果を得ることができる。
(1)姿勢角偏差Δδに基づいてフィードフォワード量を変化させて回動速度を補正するようにしたから、姿勢角偏差Δδが生じたときの姿勢角制御の追従性がよくなり、姿勢角精度が向上する。
【0030】
−第三の実施の形態−
図5は、第三の実施の形態によるバケット回動速度補正回路600Bの詳細を示す図である。第二の実施の形態との相違点は、不感帯付加回路670を追加した点であるから、主に不感帯付加回路670について説明し、その他の説明は省略する。図5において、不感帯付加回路670は、関数発生器671および672と、切換器673と、加算点674とから構成される。負の関数発生器671は、入力される姿勢角偏差Δδの値が所定値−p以下のときは入力の大きさに基づいた負の値Tv4aを出力し、入力される偏差Δδが増加して0に近づくと、入力値Δδが所定の値−pより大きい領域では出力Tv4aを0に制限する。同様に正の関数発生器672は、入力される偏差Δδが所定値+p以上のときは入力の大きさに基づいた正の値Tv4aを出力し、入力される偏差Δδが減少して0に近づくと、入力値Δδが所定の値+pより小さい領域では出力Tv4aを0に制限する。なお、関数発生器671および672の最大出力値は無制限ではなく、回路の構成により所定の値に制限される。
【0031】
切換器673は、第一の実施の形態における切換器663と同様に切換わる。すなわち、バケット回動速度Tv4の符号が正のときは切換器673の接点はa側に切換えられ、負のときはb側に切換えられる。加算点674は、制限回路660から出力される信号と切換器673で選択される信号とを加算する。
【0032】
したがって、第二の実施の形態によるバケット回動速度補正回路600Bの出力に不感帯付加回路670を追加することにより第三の実施の形態によるバケット回動速度補正回路600Cが構成され、この回路の出力は次式(9)のように表すことができる。
【数9】
【0033】
上述した第三の実施の形態による作業機の姿勢角制御についてさらに詳細に説明する。図示しない電源スイッチが投入され、制限回路660からの出力を得るまでは第二の実施の形態と同じである。第二の実施の形態による制御回路では、上述したようにTv4とΔδの符号が不一致である▲3▼と▲4▼の場合にはバケットの回動が進んでいるので、補正前のバケット回動速度Tv4を減少させるようにフィードフォワード量を減少させて姿勢角偏差を減少させるようにした。これに対して、本実施の形態による制御回路600Bでは、前述の▲3▼と▲4▼の場合、補正前のバケット回動速度Tv4と逆方向の姿勢角偏差Δδに基づいた回動速度Tv4aを不感帯付加回路670において加算するようにした。さらに、補正後の回動速度Tv4kの符号が反転する付近( -p<Δδ<p)に不感帯を設け、姿勢角偏差Δδに基づいた作業アタッチメントの回動速度Tv4aを加算点674で加算するようにしたので、補正後のバケット回動速度Tv4kが上式(9)のように出力される。
【0034】
図3(c)は、補正前のバケットの回動速度Tv4>0における姿勢角偏差Δδと補正後のバケット回動速度Tv4kの関係を表すグラフである。図中の細い線L11は、乗算器608の出力であるフィードフォワード量である。すなわち、姿勢角偏差Δδの大きさと符号に基づいて乗算器608から出力されるc・Tv4を示す。太い線L22は、本実施の形態による補正後のバケット回動速度Tv4kである。第二の実施の形態による制御量を示す図3(b)の波形L12と比較すると、図3(c)の波形L22では、姿勢角偏差Δδが所定値−pより小さいときは補正前の回動速度Tv4と逆方向の回動速度Tv4kが出力されることがわかる。さらに、従来技術による補正後の回動速度を示す図3(d)の波形Ldおよび図3(e)の波形Leと比較すると、波形L22には制御量Tv4kの符号が反転する領域において、Tv4kが所定の区間変化しないように不感帯が得られていることがわかる。
【0035】
以上説明したように第三の実施の形態によれば、第一および第二の実施の形態における作用効果に加えて、以下のような作用効果を得ることができる。
(1)バケットの回動が目標値に対して進んだときは、フィードフォワード量と逆方向の姿勢角偏差Δδに基づいた制御を行うようにしたから、姿勢角制御の追従性がよくなるとともに姿勢角精度が向上する。
(2)補正後の回動速度の符号が反転する領域で、姿勢角偏差Δδが所定値−p以内では不感帯を設けたからハンチングを防止することができる。
【0036】
なお、第三の実施の形態の説明では第1の回動速度Tv4を補正する速度補正手段601〜608を含めて説明したが、これらは含めなくてもよい。
【0037】
特許請求の範囲における各構成要素と、発明の実施の形態における各構成要素との対応について説明すると、角度検出器101〜104と加算点201〜203が姿勢角検出手段に、加算点302が偏差演算手段に、補正前のバケット回動速度Tv4が第1の回転速度に、アーム回動速度演算回路400と加算点501および502が第1の回転速度演算手段に、姿勢角偏差Δδに基づいた作業アタッチメントの回動速度Tv4dが第2の回転速度に、関数発生器650が第2の回転速度演算手段に、加算点651が第1の加算手段に、制限回路660が制限手段に、作業アタッチメント回動速度補正回路601〜608が速度補正手段に、補正前のバケット回動速度Tv4と逆方向の姿勢角偏差Δδに基づいた回動速度Tv4aが第3の回転速度に、関数発生器671〜672および切換器673が第3の回転速度演算手段に、加算点674が第2の加算手段にそれぞれ対応する。
【0038】
なお、本発明を適用するにあたっては以上の実施例の各構成要素を次のようにしてもよい。
イ)アームは3本に限定されない。
ロ)アーム回動速度演算回路400を軌跡制御装置の一部としたが、他の制御装置、たとえば、手動制御装置としても良い。すなわち、手動操作レバーにより第1アーム1〜第3アーム3の速度指令値を出力するものでもよい。
ハ)アーム回動速度を演算値としたが、角度検出器101〜103からの出力を微分して用いても良い。
ニ)関数発生器607の偏差0に対する係数cを1としたが、他の数値をとることもできる。
ホ)係数cを関数発生器607により求めたが、演算器その他の手段によって演算して求めても良い。
ヘ)バケットを油圧シリンダで駆動したが、油圧に限定されず、また油圧モ−タ,油圧ロ−タリアクチュエータなどその他のアクチュエータを用いることができる。
ト)回転掘削バケットに適用するだけでなく、その他の各種作業アタッチメントにも使用できる。
チ)第1アーム1の角度を上部旋回体に対する相対角で検出し、作業機本体の傾斜角を検出して相対角を補正しても良い。
リ)アームを旋回体に置き換えることにより、旋回体の旋回角に応じて作業アタッチメントの方向を制御するような用途にも適用できる。
【0039】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、次のような効果を奏する。
(1)請求項1の発明では、作業アタッチメントの第1の回転速度と作業アタッチメントの姿勢角偏差に基づいた第2の回転速度とを加算し、加算した回転速度が第1の回転速度と逆方向の場合は加算した回転速度を出力しないように制限したから、加算した回転速度を第1の回転速度の方向に出力したり逆方向に出力したりすることがなくなる。この結果、姿勢角制御のための制御量の符号が反転する姿勢角偏差付近のハンチングを防止する効果がある。
(2)請求項2の発明では、請求項1の構成に加えて、作業アタッチメントの姿勢角が目標値に対して遅れているときは第1の回転速度を姿勢角偏差に基づいてより大きくし、進んでいるときは姿勢角偏差に基づいてより小さくするように補正したから、請求項1と同様の効果を奏するとともに、より速く作業アタッチメントの姿勢角を目標値に近づけることができる。
(3)請求項3の発明では、請求項1および2の構成に加えて、作業アタッチメントの姿勢角が目標値に対して進み、姿勢角偏差が所定値を越える場合には、第1の回転速度と逆方向の姿勢角偏差に基づいた第3の回転速度を制限手段の出力に加算したから、請求項1および2と同様の効果を奏するとともに、所定値を越えて進んだ作業アタッチメントの姿勢角を、より速く目標値に近づけることができ、さらに、姿勢角偏差付近でのハンチングを防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一の実施の形態による作業アタッチメントの姿勢角制御装置を示す図である。
【図2】第一の実施の形態によるバケット回動速度補正回路600の詳細図である。
【図3】補正前のバケットの回動速度Tv4>0の場合の姿勢角偏差Δδと補正後のバケット回動速度Tv4kの関係を示すグラフである。
【図4】第二の実施の形態によるバケット回動速度補正回路600Aの詳細図である。
【図5】第三の実施の形態によるバケット回動速度補正回路600Bの詳細図である。
【図6】多関節基礎用作業機の一例を示す図である。
【図7】作業機における各アームの対地角度および相対角度の定義を示す図である。
【符号の説明】
1〜3…アーム、4…回転掘削バケット、5〜8油圧シリンダ、9…電気油圧変換弁、101〜104…角度検出器、201〜203…加算点、301…記憶器、302…加算点、400…アーム回動速度演算回路、501、502…加算点、600、600A、600B…作業アタッチメント回動速度補正回路、601…絶対値変換器、602…符号反転器、603、604…符号器、605…排他的論理和回路、606…切換器、607…関数発生器、608…乗算器、650…関数発生器、651…加算点、660…制限回路、661…負リミッタ回路、662…正リミッタ回路、663…切換器、670…不感帯付加回路、671、672…関数発生器、673…切換器、674…加算点、701…関数発生器、608…乗算器、701…関数発生器、702…乗算器、703…係数器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device that controls a posture angle of a work attachment that is rotatably mounted on a work machine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a foundation work machine (hereinafter referred to as a work machine) in which a rotary excavation bucket is attached to the tip of an articulated arm is known. This working machine has a first arm, a second arm, and a third arm, each of which is driven by first to third hydraulic cylinders, on an upper swing body that is turnably provided on the lower traveling body. The rotary excavation bucket is attached to the tip of the third arm. The posture angle of the rotary excavation bucket is controlled by the fourth cylinder in various angular directions.
[0003]
In excavation with such a working machine, it is necessary to keep the attitude angle of the rotary excavation bucket constant. Especially for rotary excavation buckets, if the attitude angle error is large, the excavated hole will be broken, pipes and other buried objects will be damaged, and excavation resistance will increase and the rotation of the bucket will stop. Control is required. By the way, in a hydraulic power shovel having an excavator body, a boom, an arm, and a bucket attached to the tip of the arm, various control devices are known that keep the attitude angle of the bucket constant. For example, in Japanese Examined Patent Publication No. 61-45025 (first prior art), in order to maintain the attitude of the bucket, a value obtained by reversing the sign of the sum of the boom rotation speed and the arm rotation speed is used. The speed is obtained and the flow rate control of the bucket cylinder is performed. In Japanese Patent No. 2509368 (second prior art), the rotation speed of the work attachment is obtained to maintain the bucket posture, the deviation of the detected posture angle from the target value, and the obtained rotation. The rotation speed is corrected based on the direction of the speed, and the rotation speed of the work attachment is controlled by the corrected rotation speed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the first prior art has a drawback that if there is an error in the actual flow rate output value with respect to the flow rate control value of the bucket cylinder, an error occurs in the attitude angle and it is accumulated. Furthermore, when the boom and arm rotation speeds for obtaining the bucket rotation speed are very low, the differential value of the angle sensor output representing the actual rotation speed cannot be used. Since the obtained flow rate control value is used, an error in the actual flow rate output value with respect to the boom and arm cylinder flow rate control values is also added to the attitude angle error.
[0005]
In the second prior art, since a dead zone is provided in the vicinity of the control target value in the feedback characteristic of the deviation with respect to the target value of the posture angle, there is a problem that improvement in posture angle accuracy is limited to a case where the deviation is large. there were. Furthermore, if the feedforward amount corrected based on the posture angle deviation and the posture angle deviation feedback amount are added, the control direction of the posture angle is not always constant, so hunting is performed near the posture angle deviation where the sign of the control amount is reversed. There was a possibility of waking up.
[0006]
An object of the present invention is to provide a posture angle control device for a work machine that can perform control based on posture angle deviation even when the deviation of the posture angle from a target value is small. Another object of the present invention is to provide a posture angle control device for a work machine that suppresses hunting in the vicinity of a posture angle deviation where the sign of the control amount of posture angle control is reversed.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention will be described with reference to FIGS. 2, 4 and 5 showing an embodiment.
(1) According to the first aspect of the present invention, posture angle detection means 101 to 104, 201 for detecting the posture angle of a work attachment that is mounted on a drive body rotatably attached to a base and whose posture angle is controlled by an actuator. ˜203, deviation calculation means 302 for calculating a deviation Δδ between the posture angle of the work attachment based on the values detected by the posture angle detection means 101 to 104, 201 to 203 and its target value, and the rotation of the driving body The first rotation speed calculation means 400, 501 to 502 for calculating and outputting the first rotation speed Tv4 of the work attachment necessary for maintaining the posture angle at the target value, and the work attachment based on the posture angle deviation Δδ Second rotation speed calculation means 650 for calculating and outputting the second rotation speed Tv4d, and addition means 6 for adding the calculated first and second rotation speeds Tv4 and Tv4d. 51 is applied to a posture angle control device for a work attachment. A
(2) According to the invention of
(3) According to the invention of
(4) According to a fourth aspect of the present invention, in the posture angle control device for a work implement according to the third aspect, when the posture angle of the work attachment is delayed with respect to the target value, the posture angle deviation Δδ is used. When the first rotation speed Tv4 is further increased and the posture angle of the work attachment is advanced with respect to the target value, the first rotation is performed so as to reduce the first rotation speed Tv4 based on the posture angle deviation Δδ. It further includes speed correction means 601 to 608 for correcting the speed Tv4.
[0008]
In the means for solving the above problems, the drawings are associated with the drawings of the embodiments for easy understanding, but the present invention is not limited to the embodiments.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
-First embodiment-
FIG. 6 shows an example of a conventionally known working machine equipped with the attitude angle control device according to the present invention. This work machine is configured by turning an upper swing body US on the lower traveling body LT so as to be capable of swinging. The first arm 1, the
[0010]
FIG. 1 is a diagram showing a posture angle control device for a work attachment according to the first embodiment of the present invention. In the working machine shown in FIG. 6, the ground angle and relative angle of each arm are defined as shown in FIG. That is, in FIG. 7, the point O is the rotation fulcrum of the first arm 1, the ground angle of the first arm 1 is α, the relative angle of the
[Expression 1]
δ = α-T2-T3-T4 (1)
[0011]
In FIG. 1, an
[Expression 2]
Δδ = δ−δ0 (2)
[0012]
The arm rotation
[Equation 3]
[0013]
In order to keep the bucket posture angle constant, both sides of the equation (1) are time-differentiated to control the bucket rotation speed Tv4 before correction obtained by the following equation (4).
[Expression 4]
δv = αv−Tv2−Tv3−Tv4 = 0
∴Tv4 = αv−Tv2−Tv3 (4)
Where δv is the rotation speed of
[0014]
[Equation 5]
Q4 = a4 · f (T4) · Tv4k (5)
[0015]
FIG. 2 is a diagram showing details of the bucket rotation
[0016]
The
[0017]
2 is switched to the
[Formula 6]
[0018]
The attitude angle control of the working machine according to the first embodiment described above will be described in more detail. When a power switch (not shown) is turned on, the bucket attitude angle δ is calculated at the addition points 201 to 203 based on the angles α, T2, T3, and T4 detected by the
[0019]
Here, the relationship between the sign of the attitude angle deviation Δδ and the bucket rotation speed Tv4 before correction is summarized as follows.
(1) When Tv4> 0 and Δδ> 0, deviation correction is also in the extension direction in the bucket cylinder extension direction (bucket rotation is delayed).
{Circle around (2)} When Tv4 <0 and Δδ <0, the deviation correction is also in the contraction direction in the bucket cylinder contraction direction (the rotation of the bucket is delayed).
(3) When Tv4> 0 and Δδ <0, the deviation correction is in the shrinking direction in the bucket cylinder extending direction (the bucket is rotating).
(4) When Tv4 <0 and Δδ> 0, the deviation correction is in the expansion direction in the bucket cylinder contraction direction (the rotation of the bucket is advanced).
In (1) and (3) where Tv4> 0, the attitude angle deviation is reduced by feedback control and feedforward control when (Tv4d + Tv4)> 0, but the correction value is set to 0 when (Tv4d + Tv4) <0. On the other hand, in (2) and (4) where Tv4 <0, the attitude angle deviation is reduced by feedback control and feedforward control when (Tv4d + Tv4) <0, but the correction value is 0 when (Tv4d + Tv4)> 0. To do. That is, the limiting
[0020]
FIG. 3A is a graph showing the relationship between the posture angle deviation Δδ and the corrected bucket rotation speed Tv4k at the bucket rotation speed Tv4> 0 before correction. A thin line L1 in the figure is a line indicating the rotation speed Tv4 of the bucket before correction, and is a feedforward amount in the present embodiment. A thick line L2 in the figure represents the bucket rotation speed Tv4k after correction according to the present embodiment. For reference, FIGS. 3D and 3E show the rotational speeds corrected by the first conventional technique and the rotational speeds corrected by the second conventional technique, respectively. The feedforward amount in FIG. 3D is the same Tv4 as in the present embodiment, and the corrected rotation speed Tv4k is indicated by a waveform Ld. Also, the feedforward amount in FIG. 3 (e) is obtained by multiplying the same Tv4 as in the second embodiment described later by a coefficient based on the magnitude and direction of the posture angle deviation Δδ, and the corrected rotation speed Tv4k is indicated by a waveform Le.
[0021]
Comparing the waveform L2 of FIG. 3A according to the present embodiment with the waveforms Ld and Le of FIG. 3D and FIG. 3E according to the prior art, the waveform L2 has no dead zone due to feedback control. It can be seen that there is no section in which L2 matches, and the attitude angle accuracy is improved over the entire range of the deviation Δδ. Further, since the waveform L2 is increased or decreased uniformly based on the posture angle deviation Δδ, it can be seen that a larger control amount can be obtained as the deviation Δδ increases. Furthermore, in the waveform L2, it can be seen that the sign of the corrected rotation speed Tv4k does not change.
[0022]
Therefore, as described above, according to the first embodiment, the following operational effects can be obtained.
(1) Since no dead zone is provided in the feedback control based on the posture angle deviation Δδ, the posture angle accuracy can be improved even when the deviation Δδ between the posture angle and the target value is small. Can be improved.
(2) When the sign of the rotational speed after correction is reversed, hunting can be prevented because the rotational speed in the reverse direction to the feedforward control is not output.
[0023]
-Second embodiment-
FIG. 4 is a diagram showing details of the bucket rotation
[0024]
In FIG. 4,
[0025]
The
[Expression 7]
OUT (608) = c · Tv4 (7)
[0026]
Therefore, if the equation (7) is substituted for Tv4 in the above equation (6), the output of the bucket rotation
[Equation 8]
[0027]
The attitude angle control of the working machine according to the second embodiment described above will be described in more detail. The operation is the same as that in the first embodiment until a power switch (not shown) is turned on and the bucket rotation speed Tv4 before correction is calculated in order to keep the bucket attitude angle constant. The bucket rotation
[0028]
FIG. 3B is a graph showing the relationship between the posture angle deviation Δδ and the corrected bucket rotation speed Tv4k at the bucket rotation speed Tv4> 0 before correction. A thin line L11 in the figure is the feedforward amount that is the output of the
[0029]
As described above, according to the second embodiment, the following operational effects can be obtained in addition to the operational effects of the first embodiment.
(1) Since the rotation speed is corrected by changing the feedforward amount based on the attitude angle deviation Δδ, the attitude angle control is improved when the attitude angle deviation Δδ occurs, and the attitude angle accuracy is improved. Will improve.
[0030]
-Third embodiment-
FIG. 5 is a diagram showing details of the bucket rotation
[0031]
The
[0032]
Therefore, by adding the dead band adding circuit 670 to the output of the bucket rotation
[Equation 9]
[0033]
The attitude angle control of the work machine according to the third embodiment described above will be described in more detail. The process is the same as in the second embodiment until a power switch (not shown) is turned on and an output from the limiting
[0034]
FIG. 3C is a graph showing the relationship between the posture angle deviation Δδ and the corrected bucket rotation speed Tv4k at the bucket rotation speed Tv4> 0 before correction. A thin line L11 in the figure is the feedforward amount that is the output of the
[0035]
As described above, according to the third embodiment, the following operational effects can be obtained in addition to the operational effects of the first and second embodiments.
(1) When the rotation of the bucket advances with respect to the target value, the control based on the posture angle deviation Δδ in the direction opposite to the feedforward amount is performed. Angular accuracy is improved.
(2) In the region where the sign of the rotational speed after correction is reversed, hunting can be prevented because the dead zone is provided when the posture angle deviation Δδ is within a predetermined value −p.
[0036]
In the description of the third embodiment, the speed correction means 601 to 608 for correcting the first rotation speed Tv4 have been described. However, these may not be included.
[0037]
The correspondence between each component in the claims and each component in the embodiment of the invention will be described.
[0038]
In applying the present invention, each component of the above embodiment may be configured as follows.
B) The number of arms is not limited to three.
B) The arm rotation
C) Although the arm rotation speed is the calculated value, the outputs from the
D) Although the coefficient c for the
E) Although the coefficient c is obtained by the
F) The bucket is driven by a hydraulic cylinder, but is not limited to hydraulic pressure, and other actuators such as a hydraulic motor and a hydraulic rotary actuator can be used.
G) Not only can it be applied to rotating excavation buckets, it can also be used for other various work attachments.
H) The angle of the first arm 1 may be detected as a relative angle with respect to the upper swing body, and the inclination angle of the work implement main body may be detected to correct the relative angle.
B) By replacing the arm with a swivel body, the present invention can be applied to applications in which the direction of the work attachment is controlled according to the swivel angle of the swivel body.
[0039]
【The invention's effect】
As described above in detail, the present invention has the following effects.
(1) In the invention of claim 1, the first rotation speed of the work attachment and the second rotation speed based on the posture angle deviation of the work attachment are added, and the added rotation speed is opposite to the first rotation speed. In the case of the direction, since the added rotation speed is limited so as not to be output, the added rotation speed is not output in the direction of the first rotation speed or in the reverse direction. As a result, there is an effect of preventing hunting near the posture angle deviation in which the sign of the control amount for posture angle control is reversed.
(2) In the invention of
(3) In the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a posture angle control device for a work attachment according to a first embodiment.
FIG. 2 is a detailed view of a bucket rotation
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the attitude angle deviation Δδ and the corrected bucket rotation speed Tv4k when the bucket rotation speed Tv4> 0 before correction;
FIG. 4 is a detailed diagram of a bucket rotation
FIG. 5 is a detailed diagram of a bucket rotation
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a multi-joint foundation working machine.
FIG. 7 is a diagram showing the definition of the ground angle and relative angle of each arm in the work machine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1-3 ... Arm, 4 ... Rotary excavation bucket, 5-8 hydraulic cylinder, 9 ... Electrohydraulic conversion valve, 101-104 ... Angle detector, 201-203 ... Addition point, 301 ... Memory | storage device, 302 ... Addition point, 400: arm rotation speed calculation circuit, 501 502: addition point, 600, 600A, 600B ... work attachment rotation speed correction circuit, 601 ... absolute value converter, 602 ... sign inverter, 603, 604 ... encoder, 605: Exclusive OR circuit, 606 ... Switcher, 607 ... Function generator, 608 ... Multiplier, 650 ... Function generator, 651 ... Addition point, 660 ... Limit circuit, 661 ... Negative limiter circuit, 662 ... Positive limiter Circuit, 663... Switch, 670 .. dead band adding circuit, 671, 672... Function generator, 673... Switch, 674 .. addition point, 701 .. function generator, 608. 1 ... function generator, 702 ... multiplier, 703 ... coefficient multiplier
Claims (4)
前記姿勢角検出手段で検出された値に基づく前記作業アタッチメントの姿勢角とその目標値との偏差を演算する偏差演算手段と、
前記駆動体の回転に拘らず前記姿勢角を前記目標値に維持するために必要な前記作業アタッチメントの第1の回転速度を演算出力する第1の回転速度演算手段と、
前記姿勢角偏差に基づいた前記作業アタッチメントの第2の回転速度を演算出力する第2の回転速度演算手段と、
前記演算された第1と第2の回転速度を加算する加算手段とを有する作業アタッチメントの姿勢角制御装置において、
前記加算された回転速度が第1の回転速度と同方向の場合は前記加算された回転速度を出力し、逆方向の場合は前記加算された回転速度を出力しないように制限する制限手段を備え、この制限手段の出力で前記アクチュエータを駆動することを特徴とする作業機の姿勢角制御装置。Posture angle detection means for detecting a posture angle of a work attachment that is mounted on a drive body rotatably attached to the base and whose posture angle is controlled by an actuator;
Deviation calculation means for calculating a deviation between the posture angle of the work attachment based on the value detected by the posture angle detection means and the target value;
First rotation speed calculation means for calculating and outputting a first rotation speed of the work attachment necessary for maintaining the posture angle at the target value regardless of rotation of the driving body;
Second rotation speed calculation means for calculating and outputting a second rotation speed of the work attachment based on the posture angle deviation;
In the posture angle control device for a work attachment having addition means for adding the calculated first and second rotation speeds,
Limiting means for limiting the output so that the added rotation speed is output when the added rotation speed is in the same direction as the first rotation speed, and the added rotation speed is not output when the added rotation speed is in the opposite direction. An attitude angle control device for a working machine, wherein the actuator is driven by the output of the limiting means.
前記姿勢角検出手段で検出された値に基づく前記作業アタッチメントの姿勢角とその目標値との偏差を演算する偏差演算手段と、
前記駆動体の回転に拘らず前記姿勢角を前記目標値に維持するために必要な前記作業アタッチメントの第1の回転速度を演算出力する第1の回転速度演算手段と、
前記姿勢角偏差に基づいた前記作業アタッチメントの第2の回転速度を演算出力する第2の回転速度演算手段と、
前記演算された第1と第2の回転速度を加算する加算手段とを有する作業アタッチメントの姿勢角制御装置において、
前記作業アタッチメントの姿勢角が前記目標値に対して遅れているときは前記姿勢角偏差に基づいて前記第1の回転速度をより大きくし、前記作業アタッチメントの姿勢角が前記目標値に対して進んでいるときは前記姿勢角偏差に基づいて前記第1の回転速度をより小さくするように前記第1の回転速度を補正する速度補正手段と、
前記加算された回転速度が第1の回転速度と同方向の場合は前記加算された回転速度を出力し、逆方向の場合は前記加算された回転速度を出力しないように制限する制限手段とを備え、この制限手段の出力で前記アクチュエータを駆動することを特徴とする作業機の姿勢角制御装置。Posture angle detection means for detecting a posture angle of a work attachment that is mounted on a drive body rotatably attached to the base and whose posture angle is controlled by an actuator;
Deviation calculation means for calculating a deviation between the posture angle of the work attachment based on the value detected by the posture angle detection means and the target value;
First rotation speed calculation means for calculating and outputting a first rotation speed of the work attachment necessary for maintaining the posture angle at the target value regardless of rotation of the driving body;
Second rotation speed calculation means for calculating and outputting a second rotation speed of the work attachment based on the posture angle deviation;
In the posture angle control device for a work attachment having addition means for adding the calculated first and second rotation speeds,
When the posture angle of the work attachment is delayed with respect to the target value, the first rotation speed is increased based on the posture angle deviation, and the posture angle of the work attachment advances with respect to the target value. Speed correction means for correcting the first rotation speed so as to reduce the first rotation speed based on the posture angle deviation when
Limiting means for limiting the output so as not to output the added rotation speed when the added rotation speed is in the same direction as the first rotation speed, and not to output the added rotation speed when the added rotation speed is in the opposite direction. And a posture angle control device for a working machine, wherein the actuator is driven by the output of the limiting means.
前記姿勢角検出手段で検出された値に基づく前記作業アタッチメントの姿勢角とその目標値との偏差を演算する偏差演算手段と、
前記駆動体の回転に拘らず前記姿勢角を前記目標値に維持するために必要な前記作業アタッチメントの第1の回転速度を演算出力する第1の回転速度演算手段と、
前記姿勢角偏差に基づいた前記作業アタッチメントの第2の回転速度を演算出力する第2の回転速度演算手段と、
前記演算された第1と第2の回転速度を加算する第1の加算手段とを有する作業アタッチメントの姿勢角制御装置において、
前記加算された回転速度が第1の回転速度と同方向の場合は前記加算された回転速度を出力し、逆方向の場合は前記加算された回転速度を出力しないように制限する制限手段と、
前記作業アタッチメントの姿勢角が前記目標値に対して遅れている場合には0を、前記姿勢角が前記目標値に対して進んでいて前記姿勢角偏差が所定値以内にある場合には0を、前記姿勢角が前記目標値に対して進んでいて前記姿勢角偏差が所定値を越える場合には前記姿勢角偏差に基づいた前記第1の回転速度と逆方向の演算値を、それぞれ第3の回転速度として出力する第3の回転速度演算手段と、
前記第3の回転速度と前記制限手段の出力を加算する第2の加算手段とを備え、この第2の加算手段の出力で前記アクチュエータを駆動することを特徴とする作業機の姿勢角制御装置。Posture angle detection means for detecting a posture angle of a work attachment that is mounted on a drive body rotatably attached to the base and whose posture angle is controlled by an actuator;
Deviation calculation means for calculating a deviation between the posture angle of the work attachment based on the value detected by the posture angle detection means and the target value;
First rotation speed calculation means for calculating and outputting a first rotation speed of the work attachment necessary for maintaining the posture angle at the target value regardless of rotation of the driving body;
Second rotation speed calculation means for calculating and outputting a second rotation speed of the work attachment based on the posture angle deviation;
In the posture angle control device for a work attachment having a first addition means for adding the calculated first and second rotation speeds,
Limiting means for limiting the output so as not to output the added rotational speed when the added rotational speed is in the same direction as the first rotational speed, and not to output the added rotational speed when in the reverse direction;
0 if the attitude angle of the working attachment is delayed with respect to the target value, 0 if the attitude angle deviation the attitude angle is not advanced with respect to the target value is within a predetermined value the calculated value of the first rotational speed and the reverse direction based on the attitude angle deviation when the attitude angle deviation the attitude angle is not advanced with respect to the target value exceeds a predetermined value, the respective Third rotation speed calculation means for outputting as a rotation speed of 3,
An attitude angle control device for a working machine, comprising: a second addition unit that adds the third rotation speed and the output of the limiting unit; .
前記作業アタッチメントの姿勢角が前記目標値に対して遅れているときは前記姿勢角偏差に基づいて前記第1の回転速度をより大きくし、前記作業アタッチメントの姿勢角が前記目標値に対して進んでいるときは前記姿勢角偏差に基づいて前記第1の回転速度をより小さくするように前記第1の回転速度を補正する速度補正手段をさらに備えることを特徴とする作業機の姿勢角制御装置。In the attitude angle control device for a work machine according to claim 3,
When the posture angle of the work attachment is delayed with respect to the target value, the first rotation speed is increased based on the posture angle deviation, and the posture angle of the work attachment advances with respect to the target value. An attitude angle control device for a working machine, further comprising speed correction means for correcting the first rotation speed so as to reduce the first rotation speed based on the attitude angle deviation. .
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